IGZO是什么?
IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)為氧化銦鎵鋅的縮寫,是一種薄膜晶體管技術,在TFT-LCD主動層之上,打上一層金屬氧化物。
IGZO面板結構
常見的TFT驅動分類主要有a-Si TFT(非晶硅)、LTPS TFT(低溫多晶硅),IGZO TFT也屬于這一范疇。所以說到底,夏普這次所提出的IGZO面板,仍然是一種TFT液晶屏幕,當然,它也可以用于OLED。
用于AMOLED
Sharp于2012年開始生產IGZO-TFT液晶面板,自那時起就開始在智能手機,平板電腦和電視機上進行設計。該公司還展示了基于IGZO 的非矩形顯示器的示例,但夏普并不是這個領域唯一的玩家。
IGZO是這樣被發(fā)現(xiàn)的···
全球最早發(fā)現(xiàn)IGZO具有可在均一性極佳的非結晶狀態(tài)下實現(xiàn)不遜于結晶狀態(tài)的電子遷移率特性的是日本東京工業(yè)大學前沿技術研究中心&應用陶瓷研究所教授細野秀雄。
細野秀雄教授在一次專業(yè)研討會上介紹了IGZO發(fā)現(xiàn)的過程:
“我自1993年起開始研究透明氧化物半導體材料。最初研究的是結晶材料。同時,我對非結晶材料也懷有強烈興趣。當時業(yè)界普遍認為,包括硅在內,“非結晶材料的電子遷移率比結晶材料要低3~4個數(shù)量級”。
我覺得這種看法不對。我認為以硅為代表的共價鍵合性物雖然有這樣的性質,但像素氧化物那樣的離子結合性物質應該與此不同。
但問題是,離子結合性的物質很難形成非結晶狀態(tài)。不過,我發(fā)現(xiàn)如果從氣相材料開始制作的話,就比較容易形成非結晶狀態(tài)。
最初,只發(fā)現(xiàn)了1種令人感興趣的材料。通過描繪這種材料的電子軌道,我發(fā)現(xiàn)很可能有大量的非結晶的透明氧化物”。”
要想作為TFT(薄膜晶體管)來使用,則必須是可對載體進行控制的物質。遷移率多少犧牲一些不要緊,但可隨意轉換成導電體或者絕緣體這一點至關重要。
有一種電子遷移率較高、且作為透明導電氧化物也十分出色的代表性材料,這就是IZO(In-Zn-O)。
然而,這種材料很難制成絕緣體,無法直接應用于TFT。
“于是我想出了一個方法,即:摻入Ga(鎵)后將其制成IGZO。摻入了Ga之后,電子遷移率會降至IZO的1/3,即便如此,仍可保證250px2/Vs的遷移率。遷移率如果達到250px2/Vs,作為顯示器驅動用已足夠。”
為什么用IGZO?
IGZO的優(yōu)點
1,低溫可啟用靈活或低成本蘇打石灰襯底的使用PVD制作工藝;
2,可以以相對較低的成本在常規(guī)A-Si TFT線路上的裝配式以及在更大代數(shù)的液晶面板生產線切割 (夏普可以用十代線切割IGZO面板);
3,IGZO的光滑表面能提供更干凈的界面,以提供更高的分項數(shù)字領域大門絕緣子
4,高透光率,可以讓透過更多的光線,減少光通量的損失;
5,良好的均勻性和穩(wěn)定性;
6,可控制TFT材料的金屬成分和沉積參數(shù);
7,提供更低的功耗和更快的響應時間(功耗與OLED接近,但厚度比OLED高25%左右);
8,可生產高像素密度(更大的分辨率)驅動更高刷新率(240Hz或更高)的液晶面板;
9,同樣可用于生產OLED面板。
IGZO材料TFT有多低流動性,比傳統(tǒng)的非晶硅形成的埃拉 (準分子激光退火),在約10平方厘米/V-秒,流動性是大于10的非晶硅,IGZO使用銦、鎵、鋅、 氧氣,取代了傳統(tǒng)的非晶硅基于現(xiàn)用圖層。
此外IGZO有電子遷移率超過傳統(tǒng)材料的40倍,這樣其也可以大大降低液晶屏幕的響應時間。
改用IGZO后TFT 內的元件可以造得更細更小,在同一的面積下,原先只能夠容納一組 a-Si 非晶硅的 TFT ,但因為 IGZO 技術令 TFT 部份更精細,因此能夠容納 4 組 IGZO TFT ,顯示不同的色彩及像素點。
在一組 a-Si TFT 的相同面積下可容納四組 IGZO TFT 晶體管
( 左 ) 機則設有不同功能按鍵 ( 右 ) 機背設有 DisplayPort 1.2 及 Audio 輸入輸出
產業(yè)鏈現(xiàn)狀
IGZO可以利用現(xiàn)有的非晶硅生產線生產,只需稍加改動,因此在成本方面比低溫多晶硅更有競爭力。
從2012年開始,友達光電和奇美電子都將生產線改造為了氧化物TFT,并投入IGZO金屬氧化物的研發(fā),其中友達表現(xiàn)得更加積極。友達已經發(fā)布65英寸4k×2k IGZO超高解析液晶電視屏,意圖與夏普的超高分辨率面板一較高下。
在今年3月份,中電熊貓“高世代高性能小尺寸TFT-LCD面板研發(fā)及產業(yè)化項目”驗收,高世代高性能小尺寸液晶面板采用IGZO金屬氧化物、銅互連、光配向和有機絕緣膜等新技術,研制完成了具有自主知識產權的5英寸、5.5英寸和6英寸高分辨率IGZO TFT-LCD面板。
群創(chuàng)則認為,OLED面板需要使用低溫多晶矽(LTPS)或IGZO作為背板來驅動,由于未來五到十年,IGZO因為省電與成本等優(yōu)勢下,將在OLED在背板上取得絕對優(yōu)勢。
京東方的IGZO產品已經取得了蘋果MacBook Air的認證,現(xiàn)在京東方同樣使用相同8.5代產線試做蘋果iPad IGZO產品。
在今年四月份,華星光電在國內展會上展出了一款BCE IGZO LCD,即55"UD BCE IGZO,據現(xiàn)場工作人員介紹,其融合IGZO+Cu+COA等高端技術,超大開口率,相同背光條件下,穿透率更高,畫面更亮。
只要擁有專利技術,改造氧化物TFT生產線并不難,只是投資金額要更大一些。IGZO要想形成量產規(guī)模,必須提升良品率才能發(fā)揮成本效益,短期內氧化物TFT不會取代低溫多晶硅制程。
產業(yè)鏈
WitsView 表示,IGZO 面板需求雖持續(xù)增溫,然而在供給方面恐將隨著韓系面板廠的小世代產線收斂,導致市場上出現(xiàn)供給不足的現(xiàn)象。
以往 IGZO 面板供給商主要為三星顯示器、LG顯示器以及夏普。然而,隨著三星顯示器預計于今年第三季底關閉具有 IGZO 量產能力的 5 代線廠(L6),2017 下半年 IGZO 面板將僅由樂金顯示器與夏普供給。
自 2015 年起,iPad Pro 系列機種皆采用 IGZO 面板,預計 2017 年市場矚目的 10.5 吋新品也將加入 IGZO 面板需求行列。在 2017 年 3 款 iPad 產品的需求下,蘋果占全球 IGZO 平板面板出貨比重將由 2016 年的 83%,向上攀升至超過 90%。
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